[发明专利]排气后处理系统及操作方法

说明书

技术领域

本发明的示例性实施例涉及到内燃发动机的排气处理系统，更具体地，涉及一种用于实现运行温度的有效系统。

背景技术

内燃发动机，更具体地是柴油发动机所排出的排气是一种不均匀混合物，其包括诸如一氧化碳(CO)、未燃烧的烃(HC)和氮氧化物(NOx)这样的气体排放物，以及构成颗粒物(PM)的凝聚相物质(液体和固体)。通常设置在催化剂载体或者基底上的催化剂组合物被设置在发动机排气系统内以将这些排放组分中的部分或者全部转化为不受限制的排气组分。

已经研究出的一种减低在过量氧气中燃烧燃料的贫燃发动机(例如柴油发动机)中的NOx排放水平的技术，包括选择性催化还原(SCR)装置。SCR催化剂组合物优选含有沸石和一种或多种在有还原剂比如氨(NH₃)的情况下能有效操作以转化排气中NOx组分的基金属成分，比如铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)或钒。虽然催化剂的使用有助于减少SCR装置所需的激活能量，但是柴油发动机和其他贫燃发动机不断增加的效率导致在普通运行和随后起动时出现更低的排气温度。这种更低的运行温度推迟了SCR装置的运行起动，SCR装置需要达到最小运行温度才能有效地还原NOx。

通常，SCR在发动机起动几分钟后才能达到合适的运行温度，考虑到不断严厉的车辆排放标准这不再可行。除了较低的排气温度以外，减缓催化剂起燃的一个主要因素是发动机和在发动机与SCR装置之间延伸的排气系统的热质量。热质量可包括发动机、发动机排气歧管、氧化催化(OC)装置以及排气管道。减少在发动机冷起动期间SCR装置上游需要被加热的热质量能减少SCR运行的时间和还原排气系统排放的NOx的时间。

发明内容

在本发明的示例性实施例中，一种用于内燃发动机的排气后处理系统，包括和内燃发动机流体连通并被设计为接收来自内燃发动机的排气的排气管道，以及氧化催化剂装置，该装置具有与排气管道流体连通的入口和出口，以及设置在入口和出口之间的第一基底、加热器和第二基底。烃供应源被连接到氧化催化剂装置上游的排气管道并与该装置流体连通，用于向该装置输送烃以及在该装置内形成排气和烃的混合物，其中所述加热器被设计用于氧化装置内的烃，以及提高第二基底的温度和通过该装置的排气的温度。

在本发明的另一个示例性实施例中，一种用于内燃发动机的排气后处理系统，包括：与内燃发动机流体连通并被设计为接收来自内燃发动机的排气的排气管道；氧化催化剂装置，该装置具有与排气管道流体连通的入口和出口，以及串联地设置在入口和出口之间的第一基底、电加热器和第二基底，第一基底具有大于第二基底的热质量；烃供应源，其被连接到氧化催化剂装置上游的排气管道并与该装置流体连通，用于向该装置输送烃以及在该装置内形成排气和烃的混合物，电源连接到电加热器并且被设计为提高加热器的温度以氧化该装置内的烃，以及提高第二基底的温度和通过该装置的排气的温度；以及选择性催化还原装置，其具有与氧化催化剂装置下游的排气管道流体连通的入口和出口，并被设计为从氧化催化剂装置接收加热过的排气。

在本发明的再一个示例性实施中，一种运行内燃发动机排气后处理系统的一部分的方法，所述系统包括：与内燃发动机流体连通并被设计为接收来自内燃发动机的排气的排气管道；氧化催化剂装置，该装置具有与排气管道流体连通的入口和出口，以及串联地设置在入口和出口之间的第一基底、加热器和第二基底，第一基底具有大于第二基底的热质量；烃供应源，其被连接到氧化催化剂装置上游的排气管道并与该装置流体连通，用于向该装置输送烃以及在该装置内形成排气和烃的混合物；和选择性催化还原装置，其具有与氧化催化剂装置下游的排气管道流体连通的入口和出口，并被设计为从氧化催化剂装置接收加热过的排气，该方法包括监控选择性催化还原装置的温度，确定该温度是否处于能还原排气中NOx的水平，如果所确定的温度低于还原排气中NOx的所要求的水平则激活加热器，监控加热器的温度以确定该温度是否处于能氧化排气中烃的水平，如果加热器的温度已经达到能氧化排气中烃的水平则激活燃料喷射器。

本发明包括以下技术方案：

技术方案1：一种用于内燃发动机的排气后处理系统，包括：

排气管道，其与所述内燃发动机流体连通并被设计成接收来自所述内燃发动机的排气；

氧化催化剂装置，该装置具有与所述排气管道流体连通的入口和出口，并具有串联地设置在所述入口和所述出口之间的第一基底、加热器和第二基底；